跨流域長(zhǎng)距離引調(diào)水工程風(fēng)險(xiǎn)分析及研究

□朱亞飛 郭海亮 多安然

我國(guó)水資源分配一直以來(lái)都是“北缺南豐，冬虧夏盈”的狀態(tài)，南水北調(diào)工程是處理水資源地域時(shí)空分配不均的有效方法，該項(xiàng)工程有線路長(zhǎng)、跨越區(qū)域多、交叉建筑多等特點(diǎn)，是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，工程在運(yùn)行管控中，有著一定的不確定因素，存在多種風(fēng)險(xiǎn)。

1.風(fēng)險(xiǎn)分析概念

以幾何形態(tài)來(lái)分析，該項(xiàng)工程屬于串聯(lián)系統(tǒng)，其中任一建筑物發(fā)生故障，均會(huì)影響到工程的正常運(yùn)行。值得一提的是，很多風(fēng)險(xiǎn)造成的損失并不大，通過(guò)日常維護(hù)措施，就能夠有效處理。對(duì)于發(fā)生幾率不大，但是影響突出的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該實(shí)施專項(xiàng)維修或者應(yīng)急處置措施來(lái)解決。所以，針對(duì)跨流域調(diào)水工程，想要確保其安全，促使運(yùn)行更為穩(wěn)定，應(yīng)該開展風(fēng)險(xiǎn)分析，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)管控制度。

通過(guò)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析旨在衡量系統(tǒng)可靠性。風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)指事件可能給系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響，需管理人員與投資人員掌握的風(fēng)險(xiǎn)信息；風(fēng)險(xiǎn)估算主要描述風(fēng)險(xiǎn)事件成因以及出現(xiàn)幾率等，對(duì)應(yīng)于不一樣強(qiáng)度時(shí)的后果；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)著重研究運(yùn)行安全問(wèn)題，探討可接受風(fēng)險(xiǎn)水平，向決策人員提出建議；風(fēng)險(xiǎn)管理是基于以上部分，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)采取措施降低發(fā)生幾率或減少損失的決策過(guò)程。根據(jù)定義，對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的定義可以用以下公式來(lái)表示：

式中：

R—風(fēng)險(xiǎn)；

Pf—破壞幾率；

Cf—失事之后的損失。

根據(jù)公式所含信息可知，降低破壞幾率，以及減小破壞損失，都能夠降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

2.調(diào)水工程系統(tǒng)組成

南水北調(diào)的中線工程涉及多個(gè)子系統(tǒng)，其中建筑與管理決策系統(tǒng)，它們屬于硬軟系統(tǒng)，而對(duì)于通信以及控制系統(tǒng)，則屬于混合系統(tǒng)，調(diào)水工程系統(tǒng)見圖1。

圖1 調(diào)水工程系統(tǒng)

在各方框下可分出子系統(tǒng)，以干渠工程來(lái)講，河北分公司所轄工程包含明渠300 多km，河渠交叉建筑物43 座，左岸排水建筑物149 座，隧道工程4 座，節(jié)制閥、分水閥等控制性建筑物79 座，工程系統(tǒng)較為復(fù)雜。

3.風(fēng)險(xiǎn)因子識(shí)別

3.1 自然風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)不局限于技術(shù)范疇，同時(shí)也屬于管理范疇，與自然科學(xué)息息相關(guān)，涉及社會(huì)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)與文化現(xiàn)象等。就南水北調(diào)工程而言，影響其的風(fēng)險(xiǎn)因子有很多，比如防汛風(fēng)險(xiǎn)，主要取決于水文特性，依賴于統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)而獲取的降雨和徑流規(guī)律，這一不確定性因子本身就存在一定風(fēng)險(xiǎn)，若出現(xiàn)暴雨集中區(qū)便會(huì)產(chǎn)生邊坡沖刷或建筑物裹頭沖刷的風(fēng)險(xiǎn)，若水源區(qū)水量充沛汛期大流量輸水也容易加重防汛風(fēng)險(xiǎn)，若水源區(qū)來(lái)水保證率減小或同枯頻率變大，可能會(huì)阻礙更好發(fā)揮調(diào)水工程效率。

3.2 工程風(fēng)險(xiǎn)

中線工程是通過(guò)很多不同類型的建筑物串聯(lián)構(gòu)成，自南向北穿過(guò)各種地質(zhì)以及區(qū)域環(huán)境。災(zāi)害（洪水以及滑坡等）與管理因素（比如設(shè)備異常、決策不科學(xué)）等均可能威脅到建筑物的安全，無(wú)論是哪一種建筑物的失效，都可能引起供水安全。以系統(tǒng)理論層面來(lái)分析，串聯(lián)系統(tǒng)屬于一種弱聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，若其中的建筑互相獨(dú)立，則系統(tǒng)破壞幾率差不多等于所有建筑破壞概率的和，若建筑間徹底相關(guān)，對(duì)于最大建筑，其破壞概率就等于系統(tǒng)的。南水北調(diào)工程運(yùn)行與調(diào)度系統(tǒng)與系統(tǒng)理論有所差異，建筑物間不徹底相關(guān)，也不徹底獨(dú)立，對(duì)于單個(gè)建筑物，它的破壞程度與部位等，給系統(tǒng)造成的影響也有所差異，不過(guò)對(duì)于系統(tǒng)理論的研究成果對(duì)整個(gè)南水北調(diào)工程運(yùn)行與調(diào)度系統(tǒng)存在著很大的指導(dǎo)價(jià)值。顯然在系統(tǒng)之中，建筑越多，風(fēng)險(xiǎn)就越高，因此，除了應(yīng)該關(guān)注單個(gè)建筑安全，對(duì)于群體給系統(tǒng)帶來(lái)的影響，也應(yīng)該提高重視程度。

3.3 經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)

技術(shù)上的風(fēng)險(xiǎn)，能夠采取措施來(lái)降低或者進(jìn)行轉(zhuǎn)移，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，常常會(huì)產(chǎn)生資本投入與產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)調(diào)水工程而言，其資金投入一般都源于國(guó)家及地方，不過(guò)工程將來(lái)運(yùn)行維護(hù)及管理，通常由企業(yè)法人完成，對(duì)資產(chǎn)的保值、工程的運(yùn)維等開展管理。另一方面，對(duì)于經(jīng)濟(jì)及政策風(fēng)險(xiǎn)來(lái)講，二者有著很大的聯(lián)系，例如工程運(yùn)維成本以及資金來(lái)源等，能夠直接決定調(diào)水成本、水價(jià)、水費(fèi)總額，甚至在一定程度上，還會(huì)影響到運(yùn)行效益。結(jié)合效益成本理論，工程若要產(chǎn)生效益就必然需要水費(fèi)總額超過(guò)工程建設(shè)與運(yùn)維費(fèi)用。

3.4 政策風(fēng)險(xiǎn)

政策風(fēng)險(xiǎn)涉及兩部分內(nèi)容，一是國(guó)家的用水政策，二是地方的用水政策，基于南水北調(diào)工程供用水現(xiàn)狀來(lái)看，通常都是以生活用水為主供城市使用，其次是部分用水通過(guò)生態(tài)補(bǔ)水的形式進(jìn)行人居環(huán)境改善。若應(yīng)用在農(nóng)業(yè)灌溉上，除了調(diào)水成本太昂貴，也難以增加調(diào)水效益。伴隨技術(shù)的發(fā)展，在用水效率提升之后，生活用水量會(huì)減少，調(diào)運(yùn)的南水用量也會(huì)降低。用水政策乃至產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，一定程度上會(huì)影響工程效益，因此相較自然風(fēng)險(xiǎn)，政策及經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)更大。

4.風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

跨流域長(zhǎng)距離輸水雖然有著一系列的風(fēng)險(xiǎn)因子，然而并非全部作用于相同的單元，不會(huì)造成較大影響事件。對(duì)于系統(tǒng)而言，其產(chǎn)生破壞的可能以及損失都大的情況是非常少的，并且大多數(shù)為損失不大的事件。一定時(shí)間之內(nèi)，對(duì)于能夠排除的風(fēng)險(xiǎn)，是能夠被接受的，可通過(guò)常規(guī)措施來(lái)排除。對(duì)于停水以及失效幾率較高的事件，或者造成重大損失的事件，需要在布局、設(shè)置以及建設(shè)中利用措施處理。對(duì)于發(fā)生概率不大，在發(fā)生的情況下，會(huì)引起較大損失的事故，需要具備應(yīng)急方案來(lái)解決。

5.提高調(diào)水工程可靠性以及安全性的舉措

針對(duì)跨流域長(zhǎng)距離調(diào)水工程，應(yīng)當(dāng)全面確保施工安全，促進(jìn)其穩(wěn)定運(yùn)行，通常情況下，會(huì)通過(guò)減小風(fēng)險(xiǎn)事件出現(xiàn)的可能性，或是在發(fā)生事故的情況下盡可能降低損失，前者通常采取工程措施處理，后者一般借助非工程措施處理。

5.1 工程措施

從系統(tǒng)可靠度的層面，針對(duì)串聯(lián)系統(tǒng)，加強(qiáng)其穩(wěn)定性以及安全性的舉措有：提高核心建筑的安全度，強(qiáng)化建筑間的相關(guān)性。對(duì)于核心建筑，只提升設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)并不合理，可基于核心部位，使用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，例如對(duì)于河渠交叉建筑，選擇雙槽、多槽或者雙洞方案，能夠讓核心節(jié)點(diǎn)部位建筑運(yùn)行更為穩(wěn)定；沿線每間隔幾千米設(shè)計(jì)節(jié)制閘和退水閘，提高輸水建筑物間的相關(guān)性，這樣能夠促使系統(tǒng)輸水更為穩(wěn)定；建設(shè)在線調(diào)節(jié)水庫(kù)，增加數(shù)量或者延伸規(guī)模，能夠促使應(yīng)急調(diào)度更加靈活，讓供水確保率得到提升。

5.2 非工程措施

針對(duì)調(diào)水工程，就其風(fēng)險(xiǎn)決策而言，除了與工程技術(shù)問(wèn)題有關(guān)，也包含諸多方面的問(wèn)題，例如社會(huì)以及政策，一般僅可以借助非工程措施處理。這一類措施包含：水文預(yù)報(bào)，安全監(jiān)測(cè)、分水計(jì)劃以及供水方案，和地方水資源進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)溝通乃至用水協(xié)調(diào)等。非工程措施屬于降低或者轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)最可行的手段，例如提高預(yù)警力度、強(qiáng)化安全監(jiān)測(cè)、調(diào)整供水計(jì)劃等，通過(guò)以上措施，能夠顯著降低其失效幾率。

為了此類措施的執(zhí)行，需要把每一種措施提高至風(fēng)險(xiǎn)管理的層面。風(fēng)險(xiǎn)管控中，多方參與十分必要，重視程度與風(fēng)險(xiǎn)決策息息相關(guān)，若提前了解其風(fēng)險(xiǎn)乃至管控機(jī)制，在明確與該項(xiàng)工程有關(guān)的政策時(shí)，會(huì)積極考量降低對(duì)工程的影響。結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理理論，采用科學(xué)的工程措施使系統(tǒng)失效幾率變小，采取非工程措施盡可能降低由于失效所造成的損失。

6.結(jié)論

跨流域長(zhǎng)距離調(diào)水工程運(yùn)行中存在諸多風(fēng)險(xiǎn)因子，開展風(fēng)險(xiǎn)分析研究是十分必要的，制定合理、可行的風(fēng)險(xiǎn)管控機(jī)制，用于提高工程平穩(wěn)運(yùn)行的安全系數(shù)。